卷积神经网络CNN原理、改进及应用
医学影像处理中卷积神经网络的研究与应用
医学影像处理中卷积神经网络的研究与应用近年来，随着人们对健康的关注不断提高，医学影像技术在临床诊断中得到越来越广泛的应用。
为了更准确地分析影像数据，卷积神经网络（Convolutional Neural Network，简称CNN）在医学影像处理中也得到了广泛的应用。
本文就医学影像处理中CNN的研究与应用进行探讨。
一、CNN的分类CNN是一种用于图像、语音和自然语言处理等的深度学习模型，它来自于计算机视觉领域。
CNN可以分为两种类型：浅层CNN和深度CNN。
浅层CNN主要由几个卷积层、池化层和全连接层构成，深度CNN由多个卷积层、池化层和全连接层构成，通常具有更好的效果和更高的准确率。
二、CNN在医学影像识别中的应用CNN在医学影像识别中的应用主要包括下列几个方面：1.识别医学图像上的异常信息医学影像通常包括X光片、核磁共振、计算机断层扫描等各种类型的图像，这些图像中的异常信息通常需要医生进行快速而精确的诊断。
CNN可以通过训练数据来识别和分析这些异常信息，从而帮助医生更快速、准确地做出诊断。
2.支持医学决策医学决策通常需要对各种医学影像数据进行集成分析，来了解相关的疾病状况。
与传统方法相比，CNN可以更好地识别关键数据，并且通过多个学习层次进行决策预测。
3.改进图像质量医学影像处理中，有些图像因为拍摄设备、拍摄的方式或者患者的生理状况等原因可能出现噪声或其他质量问题，CNN模型可以准确地识别相关问题并改进影像质量，帮助医生更精确地诊断。
三、医学影像处理中CNN的发展与应用展望医学影像处理是一个快速发展的领域，随着技术日益成熟，CNN在该领域的应用也愈发广泛。
未来，CNN模型有望在医学影像处理领域中扩大其应用，比如在实时影像处理方面，可以通过CNN技术实现更快的决策预测；在图像识别方面，CNN模型可以逐渐替代传统的图像处理技术，从而实现更准确的医学诊断结果。
总之，CNN技术的应用为医学影像处理带来了巨大的进步，未来有望广泛应用于临床诊断中，优化医疗服务，使得诊断更快速、更准确。
(完整版)卷积神经网络CNN原理、改进及应用
卷积神经网络（CNN）一、简介卷积神经网络（Convolutional Neural Networks，简称CNN）是近年发展起来，并引起广泛重视的一种高效的识别方法。
1962年，Hubel和Wiesel在研究猫脑皮层中用于局部敏感和方向选择的神经元时发现其独特的局部互连网络结构可以有效地降低反馈神经网络的复杂性，继而提出了卷积神经网络[1]（Convolutional Neural Networks-简称CNN）7863。
现在，CNN已经成为众多科学领域的研究热点之一，特别是在模式分类领域，由于该网络避免了对图像的复杂前期预处理，可以直接输入原始图像，因而得到了更为广泛的应用。
Fukushima在1980年基于神经元间的局部连通性和图像的层次组织转换，为解决模式识别问题，提出的新识别机（Neocognitron）是卷积神经网络的第一个实现网络[2]。
他指出，当在不同位置应用具有相同参数的神经元作为前一层的patches时，能够实现平移不变性1296。
随着1986年BP算法以及T-C问题[3]（即权值共享和池化）9508的提出，LeCun和其合作者遵循这一想法，使用误差梯度（the error gradient）设计和训练卷积神经网络，在一些模式识别任务中获得了最先进的性能[4][5]。
在1998年，他们建立了一个多层人工神经网络，被称为LeNet-5[5]，用于手写数字分类,这是第一个正式的卷积神经网络模型3579。
类似于一般的神经网络，LeNet-5有多层，利用BP算法来训练参数。
它可以获得原始图像的有效表示，使得直接从原始像素（几乎不经过预处理）中识别视觉模式成为可能。
然而，由于当时大型训练数据和计算能力的缺乏，使得LeNet-5在面对更复杂的问题时，如大规模图像和视频分类，不能表现出良好的性能。
因此，在接下来近十年的时间里，卷积神经网络的相关研究趋于停滞，原因有两个：一是研究人员意识到多层神经网络在进行BP训练时的计算量极其之大，当时的硬件计算能力完全不可能实现；二是包括SVM在内的浅层机器学习算法也渐渐开始暂露头脚。
卷积神经网络研究综述
卷积神经网络研究综述一、引言卷积神经网络（Convolutional Neural Network，简称CNN）是深度学习领域中的一类重要算法，它在计算机视觉、自然语言处理等多个领域中都取得了显著的成果。
CNN的设计灵感来源于生物视觉神经系统的结构，尤其是视觉皮层的组织方式，它通过模拟视觉皮层的层级结构来实现对输入数据的层次化特征提取。
在引言部分，我们首先要介绍CNN的研究背景。
随着信息技术的飞速发展，大数据和人工智能逐渐成为研究的热点。
在这个过程中，如何有效地处理和分析海量的图像、视频等数据成为了一个亟待解决的问题。
传统的机器学习方法在处理这类数据时往往面临着特征提取困难、模型复杂度高等问题。
而CNN的出现，为解决这些问题提供了新的思路。
接着，我们要阐述CNN的研究意义。
CNN通过其独特的卷积操作和层次化结构，能够自动学习并提取输入数据中的特征，从而避免了繁琐的特征工程。
同时，CNN还具有良好的泛化能力和鲁棒性，能够处理各种复杂的数据类型和场景。
因此，CNN在计算机视觉、自然语言处理等领域中都得到了广泛的应用，并取得了显著的成果。
最后，我们要介绍本文的研究目的和结构安排。
本文旨在对CNN 的基本原理、发展历程和改进优化方法进行系统的综述，以便读者能够全面了解CNN的相关知识和技术。
为了达到这个目的，我们将按照CNN的基本原理、发展历程和改进优化方法的顺序进行论述，并在最后对全文进行总结和展望。
二、卷积神经网络基本原理卷积神经网络的基本原理主要包括卷积操作、池化操作和全连接操作。
这些操作共同构成了CNN的基本框架，并使其具有强大的特征学习和分类能力。
首先，卷积操作是CNN的核心操作之一。
它通过一个可学习的卷积核在输入数据上进行滑动窗口式的计算，从而提取出输入数据中的局部特征。
卷积操作具有两个重要的特点：局部连接和权值共享。
局部连接意味着每个神经元只与输入数据的一个局部区域相连，这大大降低了模型的复杂度；权值共享则意味着同一卷积层内的所有神经元共享同一组权值参数，这进一步减少了模型的参数数量并提高了计算效率。
神经网络的选择：CNN、RNN和Transformer的应用场景
神经网络的选择：CNN、RNN和Transformer的应用场景随着人工智能技术的不断发展，神经网络模型的种类也越来越多，其中比较常见的则是CNN、RNN和Transformer。
这三种模型各自具有不同的优缺点，适用于不同的应用场景。
下面将分别介绍它们的特点和优缺点，以及典型应用场景。
一、CNN模型CNN（Convolutional Neural Network）是一种经典的卷积神经网络，主要用于图像、语音等数据的任务。
其主要结构包括卷积层、池化层和全连接层。
CNN通过滤波器获取不同的特征信息，以此提取图像的局部特征，然后通过池化层将图像的空间维度缩小，再经过多个卷积和池化层的堆叠，最后通过全连接层实现分类。
CNN模型的优点在于它能够处理大规模的高维数据，特别是图像数据。
它通过卷积和池化的方式，可以提取图像的局部特征，具有较好的位置不变性。
同时，由于卷积核的共享和池化的下采样，能够大大减少模型的参数数量，从而减少过拟合的风险。
CNN模型的缺点在于它不能处理序列数据，比如自然语言文本。
这是因为CNN模型的卷积和池化操作缺少序列维度的概念，无法挖掘序列数据中的时序和上下文信息。
典型应用场景：图像识别、目标检测、人脸识别等。
二、RNN模型RNN（Recurrent Neural Network）是一种递归神经网络，主要用于处理序列数据，如自然语言文本。
其主要特点在于它考虑了数据之间的时序关系，通过引入一个状态变量，将上一个时间步的状态传递给下一个时间步，以此建立长短时记忆模型。
RNN模型的优点在于它能够处理序列数据，具有记忆的能力，能够从历史数据中挖掘出数据之间的时序和上下文关系。
同时，RNN模型可以处理任意长度的输入序列，非常适合处理自然语言文本和语音数据。
RNN模型的缺点在于它容易出现梯度消失和梯度爆炸问题，这是由于递归过程中梯度的连乘效应导致的。
这个问题可以通过一些改进的技术来解决，如LSTM和GRU。
卷积神经网络中的随机失活和扰动操作优化方法
卷积神经网络中的随机失活和扰动操作优化方法卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）是一种在计算机视觉领域中广泛应用的深度学习模型。
随机失活（Dropout）和扰动操作（Perturbation）是CNN中常用的优化方法，用于提高模型的泛化能力和鲁棒性。
本文将从理论和实践两个方面探讨随机失活和扰动操作的原理和应用。
一、随机失活的原理与应用随机失活是一种通过在训练过程中随机丢弃部分神经元的方法，以减少模型的过拟合现象。
其原理是通过随机失活，使得网络不依赖于特定的神经元，从而增强了模型的泛化能力。
在CNN中，随机失活通常应用于全连接层，即在每次训练迭代中，以一定的概率p随机丢弃部分神经元。
随机失活的应用可以有效地提高模型的泛化能力。
通过随机失活，可以减少模型对于某些特定特征的依赖，从而使得模型更具有鲁棒性。
此外，随机失活还可以有效地防止模型的过拟合现象，提高模型的泛化能力。
二、扰动操作的原理与应用扰动操作是一种通过对输入数据进行随机扰动的方法，以增加模型对于噪声的鲁棒性。
其原理是通过对输入数据进行扰动，使得模型能够更好地适应不同的输入情况。
在CNN中，扰动操作通常应用于输入层，即在每次训练迭代中，对输入数据进行一定的扰动。
扰动操作的应用可以提高模型的鲁棒性。
通过对输入数据进行扰动，可以使得模型对于噪声和变化更加鲁棒，从而提高模型的泛化能力。
此外，扰动操作还可以有效地防止模型对于特定输入的过拟合现象，增加模型的泛化能力。
三、随机失活和扰动操作的结合应用随机失活和扰动操作可以相互结合，进一步提高模型的泛化能力和鲁棒性。
通过在训练过程中同时应用随机失活和扰动操作，可以使得模型更具有鲁棒性，并且能够更好地适应不同的输入情况。
在实际应用中，可以通过调节随机失活和扰动操作的参数来优化模型的性能。
例如，可以通过调节随机失活的概率p来控制丢弃神经元的比例，进而影响模型的泛化能力。
动态卷积的工作原理
动态卷积的工作原理是基于卷积神经网络（CNN）的一种改进技术，其主要思想是将传统的固定卷积核权重改为可学习的动态权重，以实现对不同输入特征的不同响应。
在动态卷积中，卷积核的权重不再是固定的，而是通过一个可学习的参数矩阵来计算得到。
这个参数矩阵可以根据输入特征的变化而动态地调整卷积核的权重，从而使卷积操作更加灵活和高效。
具体来说，动态卷积的工作流程如下：
1. 首先，将输入特征和参数矩阵进行元素级相乘，得到一组新的权重矩阵。
2. 然后，将新的权重矩阵和输入特征进行卷积操作，得到输出特征。
3. 最后，对输出特征进行激活函数处理，得到最终的输出结果。
动态卷积的优点在于可以自适应地调整卷积核的权重，使得网络对于不同形状和尺度的目标具有更好的识别能力。
同时，由于参数矩阵是可学习的，因此可以通过反向传播算法对参数矩阵进行优化，从而进一步提高网络的性能。
动态卷积的应用范围非常广泛，可以用于图像分类、目标检测、语义分割等计算机视觉任务，也可以用于自然语言处理、语音识别等人工智能领域。
卷积神经网络结构的改进及其在语音识别中的应用研究
卷积神经网络结构的改进及其在语音识别中的应用研究随着人工智能技术的不断发展，深度学习作为其中的一种重要方法，已经得到广泛应用。
其中，卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)作为一种特殊的神经网络模型，拥有许多优秀的特性，在语音识别等领域的应用也取得了一系列的成功。
本文将介绍卷积神经网络结构的改进及其在语音识别中的应用研究。
一、卷积神经网络结构的改进1.1 基础卷积神经网络结构卷积神经网络是一种高效的深度前馈神经网络，由输入层，卷积层，激活层，池化层，全连接层和输出层组成。
其中，卷积层是卷积神经网络的重要组成部分，卷积核负责对输入数据进行卷积运算，提取出它们之间的特征。
池化层可以减小特征映射的大小和数量。
为了增强模型的鲁棒性，常常会对网络结构进行一些改进。
1.2 递归卷积神经网络结构递归卷积神经网络(Recurrent Convolutional Neural Network, RCNN)是在传统卷积神经网络的基础上进行改进的。
在语音识别领域，往往需要序列建模，而传统卷积神经网络在处理时序数据时不能直接处理变长的序列。
递归卷积神经网络引入了循环神经网络(RNN)的概念，并通过共享卷积核的方式，建立对于当前时刻输入和前一个时刻参数的依赖关系，使网络可以捕捉到序列的上下文信息。
1.3 带注意力机制卷积神经网络结构带注意力机制的卷积神经网络(Attention-based Convolutional Neural Networks, ACNN)是在RCNN的基础上进一步改进的，它引入了注意力机制，可以集中注意力在网络的某些部分上，从而提高特定信息的重要性并抑制其他的信息。
在语音识别领域，ACNN可以通过注意输入音频的重要部分，进而提高模型在噪声等复杂环境下的识别能力。
二、卷积神经网络在语音识别中的应用研究针对语音合成、语音识别等语音信号领域的特点，有很多研究者将卷积神经网络应用于这些任务中，并取得了不错的效果。
深度卷积神经网络的原理与应用
深度卷积神经网络的原理与应用深度卷积神经网络（Deep Convolutional Neural Network, DCNN）是一种在计算机视觉领域取得巨大成功的深度学习模型。
它通过模拟人脑视觉系统的工作原理，能够对图像进行高效的特征提取和分类。
本文将介绍DCNN的原理、结构和应用，并探讨其在计算机视觉领域的前沿研究。
一、DCNN的原理DCNN的核心思想是模拟人脑视觉系统中的神经元活动。
人脑视觉系统通过多层次的神经元网络对图像进行处理，从低级特征（如边缘、纹理）逐渐提取到高级特征（如形状、物体）。
DCNN也采用了类似的层次结构，通过多层卷积和池化层对图像进行特征提取，再通过全连接层进行分类。
具体来说，DCNN的核心组件是卷积层。
卷积层通过一系列的卷积核对输入图像进行卷积操作，提取图像的局部特征。
每个卷积核对应一个特定的特征，如边缘、纹理等。
卷积操作可以有效地减少参数数量，提高计算效率。
此外，卷积层还通过非线性激活函数（如ReLU）引入非线性，增加模型的表达能力。
为了减小特征图的尺寸，DCNN还引入了池化层。
池化层通过对特征图进行降采样，保留重要的特征同时减小计算量。
常用的池化操作有最大池化和平均池化。
通过多次卷积和池化操作，DCNN可以逐渐提取出图像的高级特征。
二、DCNN的结构DCNN的结构通常由多个卷积层、池化层和全连接层组成。
其中，卷积层和池化层用于特征提取，全连接层用于分类。
除了这些基本组件，DCNN还可以引入一些额外的结构来提高性能。
一种常见的结构是残差连接（Residual Connection）。
残差连接通过跳过卷积层的部分输出，将输入直接与输出相加，从而解决了深层网络训练困难的问题。
这种结构能够有效地减少梯度消失和梯度爆炸，加速网络收敛。
另一种常见的结构是注意力机制（Attention Mechanism）。
注意力机制通过给予不同特征不同的权重，使网络能够更加关注重要的特征。
这种结构在处理复杂场景或多目标识别时能够提升模型的性能。
医疗影像处理中的卷积神经网络算法研究与优化
医疗影像处理中的卷积神经网络算法研究与优化简介医疗影像处理是现代医学诊断与治疗中不可或缺的一部分。
随着计算机技术和人工智能的发展，卷积神经网络（Convolutional Neural Networks, CNN）在医疗影像处理领域的应用逐渐成为研究热点。
本文将对医疗影像处理中的卷积神经网络算法进行研究与优化。
一、卷积神经网络在医疗影像处理中的应用1. 图像分类与识别卷积神经网络能够通过训练学习医疗影像中的特征，并实现图像分类与识别。
例如，在乳腺癌检测中，CNN可以识别肿块、钙化等特征，从而帮助医生进行准确的诊断。
2. 分割与定位医疗影像中的分割与定位是获取目标区域的重要步骤。
卷积神经网络不仅可以实现图像的分割与定位，还能提取出影像中的重要特征，例如器官轮廓和病灶区域，辅助医生进行手术规划和疾病治疗。
3. 异常检测与预测通过对大量的医疗影像进行训练，卷积神经网络可以学习正常和异常的模式，从而实现对异常情况的检测与预测。
例如，在心脏病的检测中，CNN可以通过识别心脏血液流动的异常来预测患者是否存在心脏疾病的风险。
二、卷积神经网络算法的优化1. 数据增强数据增强是提高卷积神经网络算法性能的一种常用方法。
通过对医疗影像进行旋转、翻转、裁剪等操作，可以增加训练数据量，减轻模型过拟合的问题，并提高模型的泛化能力。
2. 深度网络结构设计在医疗影像处理中，选择合适的网络结构对算法性能至关重要。
例如，设计适用于处理三维医学图像的卷积神经网络结构，能够更好地提取出空间上的特征，从而提高影像处理的精度。
3. 特征选择与融合医疗影像中存在大量的噪声和冗余信息，因此，对于卷积神经网络的输入特征进行选择和融合是优化算法性能的重要步骤。
通过选择最具代表性的特征，并将它们与其他相关特征进行融合，可以提高算法的鲁棒性和分类准确性。
4. 参数优化与模型训练卷积神经网络的参数优化和模型训练是优化算法性能的关键步骤。
例如，通过使用合适的优化算法（如Adam、RMSprop等）和适当的学习率，可以提高模型的收敛速度和准确性。
神经网络与卷积神经网络(CNN)
神经网络与卷积神经网络（CNN）神经网络和卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）是两种常用的深度学习模型，被广泛应用于图像识别、语音识别、自然语言处理等领域。
本文将介绍神经网络和CNN的原理、应用以及优缺点。
一、神经网络神经网络是一种模拟人脑神经元间连接的计算模型，由输入层、隐藏层和输出层组成。
每个神经元接收上一层神经元传递的信息，并通过激活函数进行非线性变换，最终计算出输出结果。
通过不断调整神经元之间的连接权重，神经网络能够学习并逼近复杂的非线性函数。
神经网络的训练通常基于梯度下降算法，通过最小化损失函数，反向传播误差更新权重。
训练完成后，神经网络可以用于预测和分类任务。
神经网络的优点在于可以处理非线性关系，具有强大的逼近能力。
然而，它在图像处理任务上的表现并不理想，主要因为传统的神经网络无法充分利用图像的空间结构信息。
二、卷积神经网络（CNN）卷积神经网络是一种专门用于处理二维结构数据（如图像）的深度学习模型。
与传统神经网络不同的是，CNN引入了卷积层和池化层，通过局部感知和参数共享的方式提取图像的特征。
卷积层利用一组可学习的卷积核对输入数据进行卷积操作，提取出不同位置的特征。
卷积核的参数共享使得CNN对输入数据的平移不变性更强，可以减少模型的复杂性。
池化层则负责对卷积结果进行下采样，减小特征图的尺寸。
常用的池化操作有最大池化和平均池化，能够提取更具有鲁棒性的特征。
除了卷积层和池化层，CNN通常还包括全连接层和激活函数。
全连接层用于将特征图转化为分类结果，激活函数引入非线性变换。
CNN在图像处理任务上具有突出优势。
通过卷积和池化操作，CNN能够自动提取出图像的局部特征和整体形状，并且具有一定的平移不变性和尺度不变性。
三、神经网络与CNN的应用比较1. 图像识别：神经网络在图像识别上的表现相对较差，因为它不能有效利用图像的空间结构信息。
而CNN能够通过卷积和池化操作提取图像特征，具有更好的识别准确率。
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一、简介卷积神经网络（Convolutional Neural Networks，简称CNN）是近年发展起来，并引起广泛重视的一种高效的识别方法。
1962年，Hubel和Wiesel在研究猫脑皮层中用于局部敏感和方向选择的神经元时发现其独特的局部互连网络结构可以有效地降低反馈神经网络的复杂性，继而提出了卷积神经网络[1]（Convolutional Neural Networks-简称CNN）7863。
现在，CNN已经成为众多科学领域的研究热点之一，特别是在模式分类领域，由于该网络避免了对图像的复杂前期预处理，可以直接输入原始图像，因而得到了更为广泛的应用。
Fukushima在1980年基于神经元间的局部连通性和图像的层次组织转换，为解决模式识别问题，提出的新识别机（Neocognitron）是卷积神经网络的第一个实现网络[2]。
他指出，当在不同位置应用具有相同参数的神经元作为前一层的patches时，能够实现平移不变性1296。
随着1986年BP算法以及T-C问题[3]（即权值共享和池化）9508的提出，LeCun和其合作者遵循这一想法，使用误差梯度（the error gradient）设计和训练卷积神经网络，在一些模式识别任务中获得了最先进的性能[4][5]。
在1998年，他们建立了一个多层人工神经网络，被称为LeNet-5[5]，用于手写数字分类,这是第一个正式的卷积神经网络模型3579。
类似于一般的神经网络，LeNet-5有多层，利用BP算法来训练参数。
它可以获得原始图像的有效表示，使得直接从原始像素（几乎不经过预处理）中识别视觉模式成为可能。
然而，由于当时大型训练数据和计算能力的缺乏，使得LeNet-5在面对更复杂的问题时，如大规模图像和视频分类，不能表现出良好的性能。
因此，在接下来近十年的时间里，卷积神经网络的相关研究趋于停滞，原因有两个：一是研究人员意识到多层神经网络在进行BP训练时的计算量极其之大，当时的硬件计算能力完全不可能实现；二是包括SVM在内的浅层机器学习算法也渐渐开始暂露头脚。
直到2006年，Hinton终于一鸣惊人，在《科学》上发表文章，使得CNN再度觉醒，并取得长足发展。
随后，更多的科研工作者对该网络进行了改进。
其中，值得注意的是Krizhevsky等人提出的一个经典的CNN架构，相对于图像分类任务之前的方法，在性能方面表现出了显著的改善2674。
他们方法的整体架构，即AlexNet[9]（也叫ImageNet），与LeNet-5相似，但具有更深的结构。
它包括8个学习层（5个卷积与池化层和3个全连接层），前边的几层划分到2个GPU上，（和ImageNet是同一个）并且它在卷积层使用ReLU作为非线性激活函数，在全连接层使用Dropout减少过拟合。
该深度网络在ImageNet 大赛上夺冠，进一步掀起了CNN学习热潮。
一般地，CNN包括两种基本的计算，其一为特征提取，每个神经元的输入与前一层的局部接受域相连，并提取该局部的特征。
一旦该局部特征被提取后，它与其它特征间的位置关系也随之确定下来；其二是特征映射，网络的每个计算层由多个特征映射组成，每个特征映射是一个平面，平面上所有神经元的权值相等。
特征映射结构采用影响函数核小的sigmoid函数作为卷积网络的激活函数，使得特征映射具有位移不变性。
此外，由于一个映射面上的神经元共享权值，因而减少了网络自由参数的个数。
这两种操作形成了CNN的卷积层。
此外，卷积神经网络中的每一个卷积层都紧跟着一个用来求局部平均与二次提取的计算层，即池化层，这种特有的两次特征提取结构减小了特征分辨率。
CNN主要用来识别位移、缩放及其他形式扭曲不变性的二维图形。
由于CNN 的特征检测层通过训练数据进行学习，所以在使用CNN时，避免了显式地特征抽取，而隐式地从训练数据中进行学习；再者由于同一特征映射面上的神经元权值相同，所以网络可以并行学习，这也是卷积网络相对于神经元彼此相连网络的一大优势。
卷积神经网络以其局部权值共享的特殊结构在语音识别和图像处理方面有着独特的优越性，其布局更接近于实际的生物神经网络，权值共享降低了网络的复杂性，特别是多维输入向量的图像可以直接输入网络这一特点避免了特征提取和分类过程中数据重建的复杂度。
注：红色数字表示相应文献的引用量。
二、卷积神经网络 vs神经网络神经网络首先简要介绍下神经网络。
神经网络的每个单元如下：其对应的公式如下：3)ℎℎ,ℎ(ℎ)=ℎ(ℎℎℎ)=ℎ(∑ℎℎℎℎ+ℎℎ=1其中，该单元也可以被称作是Logistic回归模型。
当将多个单元组合起来并具有分层结构时，就形成了神经网络模型。
下图展示了一个具有一个隐含层的神经网络。
其对应的公式如下：比较类似的，可以拓展到有2,3,4,5,…个隐含层。
神经网络的训练方法也同Logistic 类似，不过由于其多层性，还需要利用链式求导法则对隐含层的节点进行求导，即梯度下降+链式求导法则，专业名称为反向传播。
神经网络的权值调整过程如下（BP 算法）：①计算误差函数 J =∑J x (ω)x ∈D =12∑(t k −z k )2D k =1； ②误差函数对权系数偏微分的计算<1>对输出层权系数的微分：∂J ∂ωkj =∂J ∂net k ×∂netk ∂ωkj （求导链式法则）输出层第ℎ个神经元的总输入：net k =∑ωkj y j +n H j =1ωk0z k =ℎ(net k )∂J k =∂J k ×∂z k k =−(t k −z k )×ℎ′(net k )∂net k kj=y j 令∂J ∂net k =δk ，可得∂J∂ωkj =δk y j<2>对隐层权系数的微分：∂J ∂ωji =∂J ∂net j ×∂netj ∂ωji隐含层第j个神经元的总输入：net j =∑ωji x i +d i =1ωj0y j =ℎ(net j )∂J ∂net j =∂J∂yj×∂yj∂net j=(∑∂J∂net kck=1∂net k∂yj)×∂yj∂net j =(∑δkωkj)ck=1×ℎ′(net j)令∂J∂net j =δj，可得∂J∂ωji=δj x i<3>权系数的更新ωkj←ωkj−η∂J∂ωkj ωji←ωji−η∂J∂ωji根据计算误差修正权值，最终使得误差值J最小，此时就建立好了神经网络模型。
卷积神经网络的权值调整过程也多采用BP算法。
卷积神经网络目前有许多CNN架构的变体，但它们的基本结构非常相似。
CNN的基本体系结构通常由三种层构成，分别是卷积层、池化层和全连接层。
×64Convolution卷积层旨在学习输入的特征表示。
如图，卷积层由几个特征图（feature maps）组成。
一个特征图的每个神经元与它前一层的临近神经元相连，这样的一个邻近区域叫做该神经元在前一层的局部感知野。
为了计算一个新的特征图，输入特征图首先与一个学习好的卷积核（也被称为滤波器、特征检测器）做卷积，然后将结果传递给一个非线性激活函数。
通过应用不同的卷积核得到新的特征图。
注意到，生成一个特征图的核是相同的。
（也就是权值共享）这样的一个权值共享模式有几个优点，如可以减少模型的复杂度，使网络更易训练等。
激活函数描述CNN的非线性度，对多层网络检测非线性特征十分理想。
典型的激活函数有sigmoid、tanh和ReLU。
池化层旨在通过降低特征图的分辨率实现空间不变性。
它通常位于两个卷积层之间。
每个池化层的特征图和它相应的前一卷积层的特征图相连，因此它们的特征图数量相同。
典型的池化操作是平均池化和最大池化。
通过叠加几个卷积和池化层，我们可以提取更抽象的特征表示。
几个卷积和池化层之后，通常有一个或多个全连接层。
它们将前一层所有的神经元与当前层的每个神经元相连接，在全连接层不保存空间信息。
下面对各层进行详细的分析与介绍：在图像处理中，往往把图像表示为像素的向量，比如一个1000×1000的图像，可以表示为一个1000000的向量。
在上一节中提到的神经网络中，如果隐含层数目与输入层一样，即也是1000000时，那么输入层到隐含层的参数数据为1000000×1000000=1012，这样就太多了，基本没法训练，所以必需先减少参数加快速度。
卷积层（The convolutional layer）1、局部感知卷积神经网络有两种神器可以降低参数数目，第一种神器叫做局部感知野。
一般认为人对外界的认知是从局部到全局的，而图像的空间联系也是局部的像素联系较为紧密，而距离较远的像素相关性则较弱。
因而，每个神经元其实没有必要对全局图像进行感知，只需要对局部进行感知，然后在更高层将局部的信息综合起来就得到了全局的信息。
网络部分连通的思想，也是受启发于生物学里面的视觉系统结构。
视觉皮层的神经元就是局部接受信息的（即这些神经元只响应某些特定区域的刺激）。
如下图所示：左图为全连接，右图为局部连接。
在上右图中，假如每个神经元只和它前一层邻近的10×10个像素值相连，那么权值数据为1000000×100个参数，减少为原来的万分之一。
而那10×10个像素值对应的10×10个参数，其实就相当于卷积操作。
2、权值共享但其实这样的话参数仍然过多，那么就启动第二级神器，即权值共享。
在上面的局部连接中，每个神经元都对应100个参数，一共1000000个神经元，如果这1000000个神经元的100个参数都是相等的，那么参数数目就变为100了。
怎么理解权值共享呢我们可以这100个参数（也就是卷积操作）看成是提取特征的方式，该方式与位置无关。
这其中隐含的原理则是：图像的一部分的统计特性与其他部分是一样的。
这也意味着我们在这一部分学习的特征也能用在另一部分上，所以对于这个图像上的所有位置，我们都能使用同样的学习特征。
更直观一些，当从一个大尺寸图像中随机选取一小块，比如说8×8 作为样本，并且从这个小块样本中学习到了一些特征，这时我们可以把从这个8×8 样本中学习到的特征作为探测器，应用到这个图像的任意地方中去。
特别是，我们可以用从8×8 样本中所学习到的特征跟原本的大尺寸图像作卷积，从而对这个大尺寸图像上的任一位置获得一个不同特征的激活值。
如下图所示，展示了一个3×3的卷积核在5×5的图像上做卷积的过程。
每个卷积都是一种特征提取方式，就像一个筛子，将图像中符合条件的部分筛选出来。
（图片为gif 格式）3、多卷积核上面所述只有100个参数时，表明只有1个10×10的卷积核，显然，特征提取是不充分的，我们可以添加多个卷积核，比如32个卷积核，可以学习32种特征。